Scritto: Sabato, 11 Gennaio 2020 21:11 Ultima modifica: Lunedì, 13 Gennaio 2020 19:16

L'energia oscura messa in dubbio


Nuovi studi mostrano che la prova originale di un'accelerazione cosmologica, basata sulle supernove, potrebbe essere un abbaglio...

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L'energia oscura messa in dubbio Credit: Yonsei University

 Nel 1998 uno studio basato sulle osservazioni del telescopio Hubble rivelò l'inattesa tendenza delle supernove di tipo Ia, situate in galassie remote, ad essere più deboli e quindi più lontane rispetto a quanto indicato dal loro spostamento verso il rosso, dovuto alla recessione cosmologica. Questa discrepanza venne interpretata dagli scopritori come dovuta a una deviazione dalla legge di Hubble, nel senso che le galassie lontane, all'epoca in cui è partita la luce che oggi ci raggiunge, si allontanavano meno rapidamente rispetto ad oggi; quindi ci deve essere stata una accelerazione dell'espansione dell'universo, descritta da una "costante cosmologica" e derivante da una enigmatica "energia oscura". Questo scoperta è valsa nel 2011 il premio Nobel per la fisica a S.Perlmutter, B.P.Schmidt e A.Riess.

 A questa prima evidenza sull'esistenza di energia oscura si aggiunse poi quella, indiretta, basata sull'analisi delle cosiddette "oscillazioni acustiche barioniche" (BAO) nel fondo di radiazione cosmica (CMB), studiato dalla missione Planck.

BAO

Lo spettacolare accordo tra i picchi osservati da Planck su diverse scale angolari. con diverse polarizzazioni (punti) e le previsioni del modello ΛCDM. (curva azzurra) - Credit: Astronomy & Astrophysics / Planck Collaboration / ESO 2018

 Adesso, uno studio realizzato da un team di astronomi sud-coreani e francesi mostra che quella interpretazione data alle osservazioni sulle supernove potrebbe essere stata un errore, nel senso che non si è tenuto in dovuto conto l'effetto dell'evoluzione stellare che potrebbe aver reso differente la luminosità delle supernove in passato. Il team ha effettuato osservazioni spettroscopiche di elevata qualità sulla maggior parte delle galassie di tipo precoce in cui sono state viste supernove di tipo Ia, trovando una chiara relazione tra la luminosità di queste ultime e la stima sull'età delle stelle nelle galassie ospitanti, con un livello di confidenza del 99,5%.

 Il bello è che, essendo i progenitori di supernove nelle galassie remote stelle più giovani, la loro minore luminosità è spiegata naturalmente dalla correlazione trovata dagli autori, senza dover ricorrere a una modifica sulla velocità di espansione nel tempo; questo mette seriamente in discussione l'esistenza stessa dell'energia oscura. La situazione è spiegata dall'immagine in apertura, dove il team mostra l'ottima correlazione tra la propria interpretazione dei dati sperimentali (curva rossa e pallini blu, rispettivamente) a confronto con l'interpretazione classica basata su una costante cosmologica Λ (curva nera).

 Questo lavoro, considerato il test più diretto e rigoroso mai realizzato per l'evoluzione della luminosità di SN Ia, è basato su 9 anni di osservazioni al telescopio di 2,5 m di Las Campanas e al telescopio MMT di 6,5 m, entrambi in Cile. E' stato presentato al 235° incontro dell'American Astronomical Society tenutosi a Honolulu il 5 gennaio e presto verrà anche pubblicato sull'Astrophysical Journal. Questo risultato, peraltro, si aggiunge a un altro recente lavoro in cui il prof. S.Sarkar ha mostrato come l'apparente accelerazione è in realtà un effetto locale che peraltro dipende anche dalla direzione in cui si guarda (figura seguente). Anche questo studio, come il precedente, non riesce a dare una spiegazione teorica di quanto osservato ma di sicuro getta una seria ombra sul modello standard. Del resto, lo stesso Sarkar, insieme a J.T.Nielsen e Alberto Guffanti, qualche anno fa mise in dubbio la significatività statistica della scoperta del 1998 in uno studio del quale ha parlato anche Michele Diodati.

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La natura dipolare del parametro di accelerazione secondo il JLA esclude il modello cosmologico standard (stella magenta) entro 4σ -  Credit: Astronomy & Astrophysics - Processing: Marco Di Lorenzo

  Naturalmente, ci sarebbe anche l'altro indizio a favore dell'energia oscura, quello basato sulle disuniformità del CMB. Tuttavia, anche in questo caso, sono emersi di recente alcuni dubbi sulla corretta interpretazione delle misure di Planck. Alcuni ricercatori hanno anche dimostrato che le BAO possono essere coerenti con un universo che non accelera, senza energia oscura (vedi, ad esempio, Tutusaus et al. 2017).

 Questi risultati e i dubbi che essi sollevano vanno ad alimentare la cosiddetta "crisi cosmologica" già in atto. Paradossalmente, questa crisi è stata innescata proprio dalle osservazioni sulle cefeidi fatte da uno (Riess) dei tre premi Nobel che hanno "scoperto" l'accelerazione cosmologica, come abbiamo raccontato più volte. Sembra che nel campo della cosmologia stia succedendo la stessa cosa che capitò alla fisica un secolo fa, messa in crisi da nuove teorie proprio quando ormai, dopo le equazioni di Maxwell, si aveva l'impressione di sapere "tutto"!

 

https://phys.org/news/2020-01-evidence-key-assumption-discovery-dark.html

https://phys.org/news/2019-11-evidence-anisotropy-cosmic.html

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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